地下管線探測與資料整理

廣州市城市規劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510060

1 地下綜合管線探測的內容

地下管線探測包括地下管線探查、地下管線測量、數據建庫三個基本內容。地下管線探查是對符合范圍要求、取舍標準的目標管線采用調查和儀器探查方法取得其平面位置和埋深；地下管線測量是采用測繪儀器確定管線點的坐標，采集兩側帶狀地形，編繪綜合或專業地下管線圖；數據建庫是將管線位置和屬性錄入符合數據結構的組織、存儲和管理數據的庫表。

2 地下管線探查

2.1 探查技術的工作方式

按探測工序劃分，地下管線探查可分為實地調查和儀器探查。實地調查包括調查屬性、量測埋深，儀器探查是采用管線探測儀器確定隱蔽點平面位置及埋深。

2.2 地下管線的調查

地下管線的調查主要是針對明顯管線點進行的，用鋼尺進行量測，深度埋深以米為單位，讀數至厘米，管徑（或斷面尺寸）以毫米為單位。實地調查時，宜請管線權屬單位、施工單位或知情者協助，共同了解權屬單位、材質、附屬設施、走向埋深、流向、電壓等要素，根據管線的類型量測不同的埋深，如給水、燃氣、航油、成品油等管線為地面至管外頂的深度，雨污合流、雨水、污水等排水管道為地面至管內底的深度，電信、聯通、移動、寬帶、盈通、城網、網通、廣播、網絡、公安、軍用、保密、電力通信等管塊為其外頂埋深。難以直接調查的地下井室可采用QV技術，協助判斷管徑大小及管道走向，或采用CCTV技術進行調查。對具有出入口，即兩端未封口的非開挖管道，宜采用管線陀螺儀直接獲取管線點的三維坐標。

2.3 地下管線的儀器探查

（1）金屬管線的探查。金屬管線主要為給水管線、煤氣管線、工業管道、電力管線、電信管線等，由于金屬管線導電性好，因此可采用主動源頻率域電磁法探測，一般采用直接法或感應法。采用直接法探查地下管線時，應使接地釘處在合適的位置，避免電流過小或盡量減少其他干擾信號。采用感應法探查地下管線時，應使發射機與管線處于最佳耦合狀態，接收機與發射機應保持最佳收發距。管線分布簡單或旁側干擾較小時，用極大值法（Hx或ΔHx）定位，用直讀法或特征點法（Hx百分比法、ΔHx70%法）定深。使用直讀法應盡可能使用較低頻率，要有特征點法驗證。一般采用夾鉗法和感應法探測通信、電力類管線，當無出露點少、夾鉗法效果不佳時，可采用感應法。隱蔽段的110kV高壓電力電纜一般直埋在市政道路慢車道下，以主動源感應法與50Hz被動源法結合定位、定深。近間距平行金屬管線的探測：相鄰管線走向、埋深基本一致，間距較小的管線，由于信號疊加，導致測深誤差較大、平面定位錯誤，也可能測漏管線或無法區分管線。為提高探測效果，可采用下列方法進行分辨：①分別對各管線施加直接信號；②改變發射機感應的位置和方向；③改變發射的頻率和功率；④改變接地電極等。復雜或超深金屬管線的探測：宜采用剖面觀測計算法，即在垂直管線走向設置電磁場觀測剖面，記錄電磁場曲線，通過觀察電磁場曲線形態分析信號的干擾程度、判定管線的位置及深度，亦可以進行反演計算，求取位置和埋深參數。

（2）非金屬管線的探查。非金屬管線分為未封閉和全封閉的非金屬管線。①未封閉的非金屬管線探測主要是對未封閉的自流非金屬排水管線，未穿放電纜的電力、通信管線的探查，一般用示蹤法探測。將示蹤探頭推入管道內，使它沿管道移動，在地面利用探測儀的接收機，探測示蹤探頭發射的電磁場信號，推測探頭位置，從而間接對非金屬管道進行定位，缺點是有些地段可能會因為堵塞而不能保證在管道內將發射探頭正常穿過或回收。②全封閉的非金屬管線探測主要是對無出入口的給水玻璃鋼管、砼管或PVC管、煤氣PE管等的探查。第一，安裝有球形電子標識器的非金屬管線的探測：目前，埋設時安裝了3M Dynatel電子標識球的燃氣、給水等非金屬管線，可通過標識定位儀探測該地下管線的走向及位置。第二，有些非金屬管線（例如燃氣、給水管）鋪設施工時，同時鋪設了具有導電能力的示蹤線。對這類非金屬管線，可通過探測其示蹤線，間接探測出金屬管線的位置、方向和深度。第三，在不具備前面兩個條件的情況下，一般通過地質雷達進行管線探查。根據非金屬的管徑及埋深特點，選擇RIS-K2或MALA等管線探地雷達（GPR）的最佳工作頻率及屏蔽天線，采用剖面法探測，以最佳的時窗、采樣間隔、點距，排除介質不均勻性信號對目標管線的干擾，根據反射時間、波長、同相軸、振幅等判斷管線異常。管線異常在鄰近區域需具有重復性。有條件的地方可采用開挖和釬探方式對管線進行準確定位定深。

3 地下管線點測量

地下管線控制測量應在業主提供的相應等級控制資料的基礎上布設相應圖根控制點。管線點探查外業結束后，以探查組的探查草圖、測區圖根控制點成果作為基礎，由測量作業組進行管線點測量，可采用全站儀極坐標法、網絡RTK等方法，進行管線點測量、帶狀地形測量，按數字化1∶500成圖的要求，采用電子手簿或PDA記錄。管線外側無建筑物時，測至管線外20m的地形、地物，通視條件較差的山區或密林地帶可測到兩側15m。當帶狀地形測量的圖幅接邊時，宜測到本組圖幅外的10m，并按規定保證接邊質量。

4 內業資料整理與數據建庫

資料整理主要是指數據處理，由管線數據處理軟件進行處理。地下管線數據處理軟件的基本功能應包括數據輸入或導入、數據查錯、圖形編輯、屬性編輯、管線圖生成、查詢統計、成果輸出等。其使用的數據格式、圖式符號，地下管線及其附屬物分類、代碼、符號、線型及顏色等應滿足規程要求。

4.1 建立地下管線數據庫

地下管線探查人員把探查的管線埋深、附屬物等屬性數據、管線點坐標數據通過管線處理系統軟件錄入或導入計算機，建立管線數據庫，在地下管線數據處理系統進行展點并繪制計算機草圖，對管線及地形按有關標準進行分層、連線。

4.2 數據處理及查錯

對數據庫的管線屬性加以處理，完善屬性內容。例如，對于一井多蓋的窨井，完善直通、多通等屬性數據，分別在附屬物欄填“窨井”、特征欄填“邊點”，在備注欄中說明出土、出地、出露、空管、空溝等情況。數據庫查錯的內容包含屬性查錯、邏輯查錯等。根據管線數據庫的字段名稱、類型、長度、小數位數的要求，完整性約束、域值等條件，對各管線點表、線表進行100%檢查。（1）屬性查錯是對數據的類型、大小、標示符等進行檢查，通過檢查能夠發現人工填寫的錯誤，以及不合理的屬性內容等。該項檢查由計算機完成，具有速度快、準確、無遺漏等特點，比人工檢查更具有優勢。另外，所有的屬性查找都可以進行配置和設置，確保能夠根據技術規程進行必要的調整。（2）邏輯查錯指進行各種復雜的數據邏輯查錯。針對不同管線設施數據之間的關系，可以了解屬性根據關系應產生什么樣的變化，如材質、管徑是否合理等。

4.3 編制管線圖與成果表輸出

在建立管線資料數據庫的基礎上，由軟件生成管線圖草圖，并疊加帶狀地形，對圖件做一定處理：（1）暗渠或位于溝（廊）道的寬度不小于成果圖上4mm時，必須按比例以實部2mm、虛部1mm的虛線繪出邊線；綜合管廊存在間隔壁的，其壁邊線不繪出，只繪最外的2個壁的邊線。（2）未穿鋪電纜的通信管塊、電力管溝（均），實測明顯點和特征點，采用虛線線型加注“空管”處理。（3）圖上長度大于等于50mm的排水管線段，應在其中點處標注流向符號。作業組全面核實管線圖上管線的數量和分布位置、管線圖式是否正確，檢查完成后，生成管線正式圖，輸出管線點成果表，并按照圖幅編號裝訂成冊，使之符合檔案管理要求。

4.4 入庫成果數據的檢查

入庫數據的檢查主要是針對入庫數據進行圖形數據、屬性數據庫和圖庫一致性的檢查工作。圖形數據檢查主要是檢查轉入的圖形和原DWG圖形有無變化、地圖坐標系統是否一致，對實體對象的屬性及對應關系等進行人工檢查。它要求入庫數據文件中的線數據與DWG文件線圖形數據的對應關系一致、數據庫中點的平面坐標與圖形中相應點位的平面坐標一致，入庫數據文件中點符號代碼與圖形中的點符號的圖例一致，以此確保以電子文檔形式提交的數據庫和DWG圖形文件的一致性。應對數據成果的一致性進行全面的檢查，并且自動生成錯誤信息文件以供檢查修改。

5 結束語

隨著我國城鄉一體化的不斷發展，地下管線的種類、埋設方式與數量也越來越多。一方面，已經開展了地下管線普查的城市，需要開展管線數據更新，實施動態跟蹤修測和動態管理的工作必將在更多的城市展開；另一方面，尚未開展管線普查的城鎮也迫切需要開展管線普查，以實現地下管線數字化管理的要求。并且，地下管線的三維一體化、智能化、可視化技術取得了可喜的進展[3]。文章分析總結了地下管線探測從探查、測量、建庫、繪圖、入庫等流程的經驗，可為從事管線探測的同行提供參考。